【玩转python】入门篇day19-继承、多态以及单例模式

在Python中，继承和多态是面向对象编程的两个核心概念，它们允许我们创建基于已存在类的更复杂或更具体的类。下面我将详细讲解这两个概念，并提供相应的代码示例。

注意：python中是支持多继承的，我们分别来讲解

单继承

子类可以继承父类的所有属性和方法，同时也可以定义自己的属性和方法，或者覆盖（重写）父类的方法。

示例代码1（没有构造函数的继承）

python 复制代码

# 没有构造函数的继承
# 父类
class Person(object):
    def say(self):
        print('说话的方法')


# 子类
class Boy(Person):  # 将父类的名称传递到参数中,就实现了子类继承父类
    def eat(self):
        print('子类自己的吃饭的方法.....')

# 创建子类对象
boy = Boy()
# 子类调用自己的方法
boy.eat() #子类自己的吃饭的方法.....
# 子类调用父类的方法
boy.say()#说话的方法

复制代码

上述代码中，boy类继承了person类，继承了父类的say方法，相当于子类就有了父类的方法，所以，当子类Boy实例化对象boy后，执行eat()方法输出“子类自己的吃饭的方法.....”，执行say()方法输出“说话的方式”。

当然子类Boy也可以重写父类的say方法，比如：

python 复制代码

# 子类
class Boy(Person):  # 将父类的名称传递到参数中,就实现了子类继承父类
    def eat(self):
        print('子类自己的吃饭的方法.....')
    
    def say(self):#重写了父类的say方法
        super().say()#这里执行父类的say方法
        print('子类自己的say方法')


boy = Boy()

boy.eat() #子类自己的吃饭的方法.....

boy.say()# 说话的方法
         #子类自己的say方法

上面示例中，子类boy重写了父类的say方法，同时在重写的say方法中也执行了父类方法"super().say()"，所以就同时输出"说话的方法"以及"子类自己的say方法"。

示例代码2（有构造函数的继承）

python 复制代码

class Parent:  
    def __init__(self, name):  
        self.name = name  
        print(f"Parent __init__ called. Name: {self.name}")  
  
class Child(Parent):  
    def __init__(self, name, age):  
        # 调用父类的 __init__ 方法  
        super().__init__(name)  
        # 初始化子类的其他属性  
        self.age = age  
        print(f"Child __init__ called. Age: {self.age}")  
  
# 创建 Child 类的实例  
child_instance = Child("Alice", 30)

在这个例子中，Child 类继承自 Parent 类。Child 类的构造函数 __init__ 首先通过 super().__init__(name) 调用了 Parent 类的构造函数，传递了 name 参数。然后，它继续初始化自己的 age 属性。

注意几个关键点：

super() 函数返回了一个代表父类的临时对象，允许你调用父类的方法。在这个例子中，它被用来调用父类的 __init__ 方法。
super().__init__(name) 显式地调用了父类的构造函数，并传递了必要的参数。这是必须的，因为Python不会自动调用父类的构造函数。
你可以在调用 super().__init__() 之后，在子类的构造函数中继续添加其他初始化代码。
如果父类 __init__ 方法不需要任何参数（除了 self），并且你只是想确保它被调用，可以简单地写 super().__init__() 而不传递任何额外的参数。

通过这种方式，super() 使得在Python中实现继承时，能够方便地调用父类的方法，包括构造函数。

多继承

一个子类可以继承多个父类，语法和单继承一样，大家可以根据下面代码来理解

python 复制代码

# 父亲类
class Father(object):
    def __init__(self,surname):
        self.surname = surname

    def make_money(self):
        print('钱难挣,粑粑难吃......')

# 母亲类
class Mother(object):
    def __init__(self,height):
        self.height = height

    def eat(self):
        print('干饭人,干饭魂......')

# 子类, 子类同时继承父亲类和母亲类
class Son(Father,Mother):
    def __init__(self,surname,height,weight):
        # 子类继承父类的构造函数
        Father.__init__(self,surname)
        Mother.__init__(self,height)

        # 子类定义自己的属性
        self.weight = weight

    def play(self):
        print('就是这么飞倍爽.....')

# 创建子类对象
son = Son('朱',175,145)
# 子类对象访问继承的父类的属性
print(son.surname)
print(son.height)

# 子类对象访问自己的属性
print(son.weight)


# 子类访问父亲类的方法
son.make_money()

# 子类访问母亲类的方法
son.eat()

# 子类对象访问自己的方法
son.play()

多态

1、一个事物的多种体现方式，函数的重写其实就是多态的一种体现.

2、父类的引用指向子类的对象：

这里似乎有点不好理解，什么叫做父类的引用指向子类的对象呢，下面用示例代码来说明

python 复制代码

# 父类
class Animal(object):
    def eat(self):
        print('吃饭的方法....')

# 子类
class Fish(Animal):
    def eat(self):
        print('大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米.....')

class Dog(Animal):
    def eat(self):
        print('狼行千里吃肉,狗走万里吃粑粑....')

class Cat(Animal):
    def eat(self):
        print('猫爱偷腥.....')


# 1.简单的多态的体现
fish = Fish()
dog = Dog()
cat = Cat()
# 子类调用eat方法,执行的是属于子类自己的eat方法,这就是一种简单的多态的体现
fish.eat()
dog.eat()
cat.eat()

print(("========="))
# 2.严格意义上多态的体现
class Person():
    def feed(self,animal):
        animal.eat()

# 严格意义上多态的体现
Person().feed(fish)
Person().feed(dog)
Person().feed(cat)

首先分析上面代码，Fish、Dog、Cat三个类都继承了Animal类，三个子类都重写了父类的eat方法，这个其实也是一种多态的体现。

其次，封装一下，通过person类来整合一下，Person类有feed方法，我们通过feed方法传进来Fish、Dog、Cat三个类的实例化对象，然后在里面执行各自的eat方法，这里Person中feed方法接受的是animal类型的对象，这里指的就是父类的引用，但是我们通过"Person().feed(fish)"传递的却是子类Fish的对象，所以可以理解为父类的引用指向了子类的对象。这也是多态的一种体现方式。

那这样做的好处是什么呢？

根据上面的代码我们也看出来了，其实就是封装整合，通过Person类的封装，我们可以在任意地方传递fish、dog或者cat对象，然后分别执行自己的方法

单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，其目的是确保一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。在Python中，实现单例模式有多种方式，这里我将介绍两种常见的实现方式：使用模块和使用装饰器。同时，我也会给出单例模式的使用场景。

python 复制代码

class Person(object):
    # 构造函数
    def __init__(self,name):
        print("__init__")
        print(name)
    # 定义一个类属性    用于接收创建好的对象
    instance = None
    def __new__(cls,*args,**kwargs):
        print('__new__')
        # 判断类属性是否为空,若为空,表示未创建过对象,这时候我们就创建对象,若不为空,表示已经创建过对象,则直接返回类属性
        if cls.instance == None:
            cls.instance = super().__new__(cls)
        # 表示已经创建过对象,直接返回类属性
        return cls.instance

# 创建对象
person = Person('琴琴')
person1 = Person('琴琴')
person2 = Person('琴琴')

print(person == person1 == person2)   # True
'''
__new__() : 是创建对象的时候自动触发
__init__() : 是创建完对象后,给对象赋值时触发.
'''

上述代码中，要注意__new__()和__init__()函数

1、这两个函数都是创建对象的时候执行

2、new() : 是创建对象的时候自动触发，init() : 是创建完对象后,给对象赋值时触发.

也就是说创建对象的时候先执行__new__()再执行__init__()

在看下面例子

python 复制代码

class Instance():
    def __init__(self,name) -> None:
        self.name = name
    
    instatnce = None
    def __new__(cls,*args,**kwargs):
        if cls.instatnce == None:
            cls.instatnce = super().__new__(cls)
        return cls.instatnce
    

ins1 = Instance('wewf')
ins2 = Instance("张三")
ins3 = Instance("xiaoming")

print(f'ins1.name === {ins1.name}')#ins1.name === xiaoming
print(f'ins2.name === {ins2.name}')#ins2.name === xiaoming
print(f'ins3.name === {ins3.name}')#ins3.name === xiaoming

上面代码中，三次实例化对象的到的都是同一个，但是每一次传值进去都会分别执行一次__init__()，因为对象是同一个，所以每一次赋值都会覆盖前一次的赋值